PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÁY CÔNG CỤ Công dụng phạm vi sử dụng: 1.1 Công dụng: - Mỏy công cụ máy dùng để gia cơng chi tiết có hình dáng kích thước xác định phương pháp gia công kim loại - Máy cơng cụ gia cơng mặt phẳng, mặt trụ, mặt cầu, bề mặt định hình nhiều bề mặt phức tạp khỏc… 1.2 Phạm vi sử dụng: Máy công cụ đựoc ding phổ biến ngành kinh tế , đặc biệt với ngành khí chế tạo mỏy thỡ máy công cụ chiếm tới 90 tổng số máy xưởng khí Vai trị ,vị trí trình độ phát triển máy thiết kế thực tế - Máy tiện thường thực nguyờn cụng gia cơng thụ cỏc bề mặt trịn xoay thường tham gia vào nguyờn cụng chuẩn bị cho cỏc nguyờn cụng - Tiện phương pháp cắt gọt thông dụng , đời sớm từ máy tiện gỗ cập, chiếm tỷ trọng lớn gia công cắt gót kim loại ngồi cỏc nguyờn cụng tiện nú cũn thực cỏc nguyờn cụng: khoan, khoét, doa Tỷ lệ nhóm máy tiện chiếm 25%-50% tổng số máy cắt kim loại nhà máy khí - Do sử dụng rộng rãi nên máy tiện ngày hoàn thiện cấu trúc, tăng hiệu suất truyền dẫn, đảm bảo gọn nhẹ, trạng bị cấu cấp phát phôi tự động để tăng suất - Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử, tin học đưa vào máy công cụ để giải phóng sức lao động cho người, mở rộng khả công nghệ cho máy công cụ - Một tiến khoa học kỹ thuật tự động hoá sản xuất Phương thức cao tự động hoá sản xuất sản xuất linh hoạt, cỏc mỏy CNC đóng vai trị quan trọng, với phần mềm thiết kế Master  5 Cam, ProE…thỡ trình sản xuất tự động hố hồn tồn từ khâu thiết chế tạo, nâng cao sức lao động Tổng quan thiết kế máy công cụ công cụ thiết kế đại 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế 3.1.1 Độ xác gia cơng kích thước giới hạn phơi cho phép: Độ xác máy cơng cụ có ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác gia cơng Độ xác gia cơng phụ thuộc vào độ xác hình học động lực học máy, độ biến dạng nhiệt độ, độ cứngcủa chi,tiết mối nghộp, độ mòn cặp chi tiết máy khả khắc phục lắp đặt, điều chỉnh mỏy đỳng, định vị, điều chỉnh cụm máy phụ tùng kèm theo máy Do q trình cắt gọt gây sai số sau đây: - Kích thước bề mặt gia cơng, kích thước xác định vị trí tương đối bề mặt gia cơng - Hình dáng hình học bề mạet gia cơng - Vị trí tương đối bề mặt gia cơng Độ xác hình học cần thiết chưa đủ điều kiện để dảm bảo độ xác gia cơng mỏy vỡ cũn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến độ xác gia cơng máy tải trọng, rung động, môi trường Độ xác gia cơng độn nhẵn bề mặt gia công phụ thuộc vào vật liệu phôi, vật liệu dao, chế độ gia công, rung động cắt gọt Người ta thiết kế phải đảm bảo tính tốn thiết kế cho mỏy cú độ chịu rung động cao điều kiện làm việc chế độ làm việc máy cho phép Mỗi nước có tiêu chuẩn độ xác gia cơng máy để đánh giá máy xác thường, máy xác cao hơn, máy xác đặc biệt siêu xác 3.1.2 Thiết kế máy phải có suất cao: Muốn nâng cao suất máy cơng cụ sử dụng biện pháp sau đây: - Giảm thời gian cắt gọt thực chất tăng suất công nghệ cho máy - Giảm thời gian phụ - Giảm tổn thất ngồi chu kỳ Muốn tăng suất cơng nghệ nâng cao chế độ cắt gọt, tăng chế độ cắt lượng chạy dao, tăng tổng cộng chiều dài lưỡi cắt tham gia vào trình  6 tạo hình q trình gia cơng phụ thuộc vào trình cắt gọt Việc sử dụng dung dịch bơi trơn làm nguội có hiệu quả, có tác dụng làm tăng suất, tăng số lượng cỏc nguyờn cụng trùng dự trữ đáng kể để nâng cao suất Muốn phải thực số nguyờn cụng sau trờn mỏy nhiều vị trí hợp lý sử dụng biện pháp gia công liên tục Việc giảm thời gian cỏc nguyờn cụng phụ thực cách hoàn chỉnh hệ thống điều chỉnh điều khiển cõỳ truyền động máy Tốc độ chuyển động phụ máy thường bị hạn chế tải trọng tĩnh, tốc độ ảnh hưởng tới tải trọng, chi tiết làm việc cấu chi tiết máy Những biện pháp tự động hố có tác dụng tốt với việc giảm bớt chu kỳ Việc nâng cao độ tin cậy hệ thống máy làm đảm bảo thời gian làm việc máy, tránh hỏng hóc Việc tự động hoá thay dụng cụ, việc trựng nguyờn cụng thay dụng cụ với nguyờn cụng làm giảm tổn thất chu kỳ 3.1.3 Đơn giản, thuận tiện, an toàn sử dụng, bảo quản điều khiển sử dụng 3.1.4 Độ tin cậyvà tuổi thụ tiêu chất lượng máy mới: Gồm tiêu sau đây: Khả hỏng hóc ảnh hưởng cá yếu tố ngẫu nhiên gây nên hỏng hóc phần tử truyền động, phơi, hệ điều khiển, dụng cụ biến đổi lực ma sát Tuổi thọ máy khả khoảng thời gian máy làm việc liên tục hết hạn sử dụng quy đinh phụ thuộc vào độ mịn mối nối động mệt mỏi yếu tố làm việc chịu ứng suất thay đổi Tính chất đảm bảo độ xác ban đầu máy cơng cụ gọi độ tin cậy xác hay độ tịn cậy công nghệ Độ thuận tiện điều chỉnh hay sửa chữa máy biểu thị khả phòng ngừa nguyên nhân phát sinh hỏng hóc Cuối khả dự trữ kỹ thuật thể chỗ máy thiết kế cần sử dụng tới mức tối đa chi tiết tiêu chuển quy chuẩn thể hố để ta dờc dàng tìm nguồn thay gập hỏng hóc Muốn tăng độ tin cậy máy ta sử dụng biện pháp sau đây: - Tối ưu hoá thời gian phục vụ chi tiết cấu máy đắt tiền theo phương pháp toán học thống kê  7 - Dùng vật liệu phương pháp nhiệt luyện đảm bảo cho chi tiết máy làm việc ổn định thời gian làm việc theo yêu cầu - Thay cặp ma sát máy ma sát lăn ma sát lỏng - Tận dụng tối đa cỏc tiêu chuẩn quy chuẩn thể hố để tăng nguồn dự trữ cho máy 3.1.5 Tính vặn máy cơng cụ: Tính vặn máy cơng cụ đặc trưng thể loại chi tiết gia công khoảng điều chỉnh máy Chỉ tiêu thể khả cơng nghệ mức độ thích ứng máy điều kiện sản xuất biến động Đối với máy đa dạng tiêu quan trọng vỡ mỏy thường dùng sản xuất loạt nhỏ cũn mỏy chuyên dùng dùng sản xuất loạt lớn khối lớn khuynh hướng rút ngắn thời gian chuẩn bị sản xuất hàng loạt lớn, mỏy cũn có khả điều chỉnh để chuyển bị sang sản xuất chi tiết khác Căn theo thẻ loại chi tiết gia cơng phân máy cơng cụ thành ba nhúm chớnh sau đây: - Máy da dụng - Máy chun mơn hố - Máy chun dùng + Máy da dụng: dùng để gia công nhiều loại chi tiết khác bị giới hạn quy cách, dụng cụ nguyờn cụng có thể tiến hành trờn mỏy + Máy chun mơn hố: dung để gia công dạng chi tiết (ống ly hợp, trục khuỷu, chi tiết quy chế…) nằm phạm vi kích thước định + Máy chun dùng: gia cơng chi tiết định vài chi tiết định 3.1.6 Trình độ tự động hố máy công cụ: Trong sản xuất hàng loạt lớn khối vấn đề tự động hố tồn cơng việc gia công chi tiết giải sở sử sụng đường dây tự động chuyên dùng Trình độ sử dụng đường dây gần Chỉ có vài việc thay dụng cụ bị mòn, bảo dưỡng, sửa chữa máy hỏng hóc cần có tham gia cơng nhân viên coi máy Trong điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ trình độ tự động hố đạt cao nên sử dụng trung tâm gia công Tự động hoỏ trờn sở tự động điều chỉnh điều khiển máy theo chương trình số có điều kiện điều khiển máy vi tính, máy tính  8 điện tử hệ thống tự động hố sản xuất đại cần phải tính đến việc chuyển đổi thông tin nhưgia công tự động dùng vệt liệu Hệ thống tự động hoá bao gồm hệ thống điều khiển gia công cơng nghệ vận chuyển Ngồi bao gồm hệ thống cỏc nguyờn cụng phụ tự động thay đổi dụng cụ đưa vật liệu bôi trơn làm nguội, lấy phơi Trình độ tự động hoá cao sản xuất chế tạo máy liên kết toàn giai đoạn chế tạo máy hộ thống tự động thống thiết kế chuyển bị công nghệ chế tạo chi tiết lắp ráp 3.1.7 Tính hiệu kinh tế máy: Hiệu kinh tế máy tiêu chủ yếu để đánh giá xem xét việc thiết kế chế tạo máy có hợp lý hay khơng sở mà định vấn đề chủ yếu trình thiết kế chế tạo mỏy Nú cũn đánh giá cụ thể ưu điểm kết cấu mỏy trờn sở tính tốn hao phí lao động Mỗi kết cấu hợp lý tiết kiệm công lao động sản xuất sở tính tốn hao phí lao động hao phí chế tạo sử dụng ta đánh giá hiệu kinh tế máy mà ta thiết kế 3.1.8 Tính cơng nghệ kết cấu máy: Tính cơng nghệ kết cấu mỏy nú núi nờn trình độ phức tạp việc chế tạo lắp ráp máy công cụ số lượng chi tiết cụm máy nhết thể hoá Để đánh giá tính cơng nghệ máy cần theo hai tiêu sau đây: - Tương quan cỏc mỏy chức sử dụng thể khả sử dụng, suất, độ xác, độ ổn định, cơng suất tiêu thụ độ tin cậy làm việc thuận tiện sửa chữa - Giá thành máy thể qua dụng lượng kim loại , tính khó khăn thời gian chu kỳ sản xuất máy 3.1.9 Kết luận: Ngày ngành khí chế tạo máy ngững ngành chủ đạo công nhgiờp hoỏ đại hoá Máy cắt kim loại dạng thiết bị nhà máy khí chế tạo mỏy, chỳng dùng để gia cơng kim loại làm giảm sức lao động cho công nhân giảm khối lượng gia cơng khí  9 Vì nhiệm vụ đặt cho người thiết kế máy tự động hoá bị cho đất nước ngành máy cắt kim loại tiên tiến để thoả yêu cầu nhu cầu tiêu kinh tế kỹ thuật để thcs đẩy phát triển kinh tế nước ta đường cơng nghiệp hố đại hố đất nước góp phần nâng cao vị đất nước ta ngang tầm với nước khu vực giới Do tính tốn thiết kế máy công cụ cần thiết sinh viên thiết kế máy 3.2 Tổng hợp thiết kế Thông qua việc phân tích yêu cầu thiết kế , ta tiến hành tổng hợp theo bước sau : - Tổng hợp cấu trúc động học máy: Nội dung giai đoạn xuất phát từ đối tượng gia công, phương pháp gia công, dụng cụ gia công xây dựng sơ đồ nguyên tắc máy – sơ đồ cấu trúc động học - Xác định đặc trưng máy bao gồm: Đặc trưng cơng nghệ, kích thước, động học động lực học - Xuất phát từ sơ đồ cấu trúc động học, đặc trưng động học bản, xác định thông số động học cấu máy thành lập sơ đồ động máy 3.3.Phương phỏp tớnh - Tính tốn động lực học máy: nhiệm vụ phần giải quýet toán thuận động lực học, nghĩa xuất phát từ chế độ chuyển động , tính tốn lực tác dụng lờn cỏc chi tiết, chi phí lượng cung cấp điều hồ lượng máy - Tính chi tiết máy: Từ tải trọng tác dụng yêu cầu truyền động ta xác định kích thước hình dạng chi tiết đảm bảo cho chúng làm việc bình thường 3.4 Thiết kế có trợ giúp máy tính Ngày với phát triển ngành công nghệ điện tử, tin học, phần mềm trợ giúp thiết kế trở nên thơng dụng Nhờ có trợ giúp máy tính xuất làm việc kỹ sư tăng lên nhiều lần Quy trình tự động hoỏ cú trợ giúp máy tính tiến hành theo bước sau: Xây dựng liệu thiết kế: Dữ liệu thiết kế thơng tin máy tính xử lý , tồn dạng khác có ý nghĩa khác Dữ liệu thiết kế bao gồm: Số liệu thiết kế, đặc tính học vật liệu, giá trị tiêu chuẩn  10  thông số chi tiết máy phận máy, bảng tra… đữ liệu cần phân loại, xắp xếp, ghi chép luu trữ theo phương pháp quán, tạo thuận lợi cho bước thiết kế máy vi tính Ngồi ra, chương trình tự động hố thiết kế khí cịn bao gồm số Units, vẽ số kết cấu điển hình, Units ghi kích thước, nhám, dung sai… - Xây dựng chương trình tính tốn thiết kế: Sau xây dựng kho liệu ta tiến hành bước xây dựng chương trình tính tốn thiết kế Để thuận tiện cho việc theo dõi thơng tin q trình tính tốn , người thiết kế nên sử dụng cửa sổ hình để tạo khung hiển thị với kiểu khung , đường viền màu sắc khác , làm bật nội dung lưu ý - Thiết lập vẽ khí : kết cấu khí vẽ trực tiếp môi trường AutoCAD phần mềm Đó cách người đối thoại trực tiếp với máy tính vẽ kết cấu cụ thể, từ đơn giản đến phức tạp Tuy nhiên cách vẽ khơng u đáp ứng u cầu tính tốn thiết kế tự động kết cấu máy hệ dẫn động khớ vỡ khơng có khả nhanh chóng thay đổi nhanh chóng kết cấu kích thước chi tiết máy phận máy tương ứng với thay đổi liệu thiết kế điều kiệ sử dụng cụ thể - Sử dụng phần mềm AutoCAD với tập vẽ tập tin AutoLISP để soạn thảo chương trình vẽ, người thiết kế thiết lập vẽ kỹ thuật cách tự động dễ dàng thay đổi kết cấu kích thước theo yêu cầu 3.5 Các yêu cầu, nội dung thiết kế: Một thiết kế cần có nội dung sau: - Cơ sở đề xuất máy - Tổng hợp cấu trúc động học máy - Các đặc trưng kỹ thuật - Tổng hợp động học động lực học - Tính tốn sức bền - Phân tích tính cơng nghệ kết cấu - Hướng dẫn điều chỉnh sử dụng máy - Giải vấn đề an tồn vệ sinh cơng nghiệp - Phân tích biện luận hiệu kỹ thuật máy  11  CHƯƠNG II: TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY Một sản phẩm thực quy trình cơng nghệ khác tương ứng máy khác nhau.Vì yếu tố bậc ảnh hưởng tới sơ đồ nguyên tắc máy quy trình cơng nghệ mà máy thực Cho nên phân tích lựa chọn phương pháp tạo hình tốt nhiệm vụ tổng hợp cấu trúc động học máy Máy máy tiện ren vít vạn loại máy công cụ sử dụng rộng rãi, để gia cơng bề mặt định hình trịn xoay, loại ren ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít Có khả tiện trơn, tiện cắt đứt, tiện ngồi, tiện trong, ngồi cịn tiện bề mặt elíp phải chế tạo thiết kế đồ gá Máy cịn có khả thực nguyên công khoan, khoét, doa Loại máy phù hợp với loại hình sản xuất I CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CƠNG TRÊN MÁY: Bề mặt hình học chi tiết máy đa dạng thường hợp thành từ nhiều bề mặt khác nhau, ngăn cách giao tuyến Trong thực tế có phương pháp tạo sau: - Phương pháp chép hình: Trong phương pháp đường tạo hình tạo thành cách chép nguyên hình lưỡi cắt dao - Phương pháp quỹ tích: Cơ sở phương pháp đường tạo hình hình thành quỹ tích chất điểm lưỡi cắt tạo di chuyển theo quỹ đạo định - Phương pháp bao hình: sở phương pháp đường tạo hình hình thành đường bao vị trí liên tiếp lưỡi cắt dụng cụ cắt - Phương pháp tiếp xúc: Được hình thành sở đường tạo hình tiếp xúc với loạt đường hỗ trợ mà hình thành nên chất điểm dụng cụ cắt  12  Máy tiện ven rít vạn chủ yếu dùng để gia cơng bề mặt trịn xoay, bề mặt trụ trơn, bề mặt ren Sơ đồ gia công: a Tiện trục trơn: Bề mặt trụ trơn hình thành đường tạo hình: - Đường tạo hình động (đường sinh 1) - Đường tạo hình tĩnh (đường chuẩn 2) Để có đường tạo hình cần có hai chuyển động chuyển động quay trịn phơi Q1 chuyển động tịnh tiến dao T2 Phương pháp gia cơng trụ trơn phương pháp quỹ tích a Tiện ren: Bề mặt ren hình thành sau: ─ Đường sinh profin ren tạo phương pháp chép hình ─ Đường chuẩn đường xoắn vít trụ tạo thành phương pháp quỹ tích Để tạo bề mặt ren chuyển động thành phần Q T2 phải có mối quan hệ chặt chẽ đảm bảo trục mang phơi quay vịng bàn  13  xe dao dịch chuyển lượng bước ren t Phương pháp phương pháp chép hình quỹ tích  14 